De Energieketen Deel 2

Transcriptie

1 De Energieketen Deel 2 Erik P.C. ROMBAUT,Master in Biology, Asst. Prof., LUCA. Hoger Architectuurinstituut Sint-Lucas (LUCA, school of Arts), Hoogstraat 51, B-9000 Gent / Paleizenstraat 65-67, B-1030 Brussels. KaHo Sint-Lieven, Hospitaalstraat 23, B-9100 Sint-Niklaas (0) erik.rombaut@scarlet.be Cursus ecologie 1. 2 AR/2IAR en Schakelprogramma s

2 TOEKOMST : decentraal maar met duurzame bronnen Een MIX van Zon, Biomassa en Biogas uit biomassa, Kleinschalige Waterkracht, Wind, Warmte-Kracht-Koppeling (WKK). Tijdelijk ondersteund met flexibele (aardgas)centrales

3 2. (lokale) Biomassa en Biogas uit (lokale)biomassa. Principe: via het anaëroob composteren van GFT-afval wordt door Bacteria methaangas (= biogas, aardgas of CH 4 ) geproduceerd. Het concept werd destijds in België ontwikkeld (DRANCO 1, UGent) maar vooral in het buitenland ingezet. Biomassa wordt ook (steeds meer) direct verbrand in biomassacentrales voor elektriciteitsproductie. In bijvoorbeeld Denemarken kan dat alleen maar als de vrijgekomen (afval)warmte nuttig wordt ingezet (bijvoorbeeld in stedelijke warmtenetten, zie verder) (1) DRoge ANaërobe COmpostering, DRANCO Discussie over CO 2 -neutraliteit: gebruik lokale biomassa, die niet eetbaar is voor mensen: afvalstromen uit land en tuinbouw en bosbouw.

4 In principe komt er evenveel CO 2 vrij bij het verbranden van biomassa, als er destijds via de fotosynthese werd opgeslagen in de biomassa. Biomassacentrale Ostritz (D), waarin afval uit de bosbouw wordt gestookt Fotosynthese reactie

5 Biofuels: A Solution for Climate Change? (source:shabbir H Gheewala, 2013) The idea was that the CO 2 production during combustion of the biomass is compensated by CO 2 consumption during growth of the plants (photosynthesis), BUT...

6 . Why are biofuels considered (NOT) to be green? (source: Shabbir H Gheewala, 2013)

7 Biomassa energie centrales Luxemburg (Lux.) Herning (DK)

8 Thisted (DK). Warmteproductie met stro voor lokaal warmtenet (district heating).

9 Biomassa: Houtpellets Pellets kunnen verantwoord zijn in de mate dat ze gemaakt zijn van houtafval, lokaal geproduceerd en verantwoord verpakt (of in bulk geleverd).

10 Stortgas Stortgas bestaat voor meer dan de helft uit methaan. Een stortplaats is als een groot anaëroob reactorvat, waarin zich vergisting afspeelt. Sommige stortplaatsen zijn voorzien van gasonttrekkingssystemen. Ze bestaan uit buizen of gangen waarin het vrijkomende gas wordt opvangen. Verzamelen van het stortgas (Pellenberg, B) Dit gas kan als brandstof voor de productie van stroom en warmte worden gebruikt. Een belangrijk deel kan ook gezuiverd tot een gas van aardgaskwaliteit dat vervolgens in het landelijke aardgasnet gepompt kan worden ( De opwerking van stortgas vindt plaats met een zogenaamde Pressure Swing Absorber (PSA).De installatie kan ca m 3 /uur stortgas opwerken tot ca m 3 /uur aardgas

11 V.b. anaërobe compostering van GFT te Brecht (B) Het is natuurlijk efficiënter om het organisch afval (GFT) apart te collecteren, dat is groenten-, fruit- en tuinafval. Einde van de jaren 1990 exploiteert IGEAN milieu & veiligheid op de site Brecht twee anaërobe vergistinginstallaties (DRANCO). Ze verwerken het GFT van het hele arrondissement Antwerpen en hebben een gezamenlijke verwerkingscapaciteit van circa ton GFT per jaar. Ze produceren voldoende elektriciteit om gezinnen van groene stroom te voorzien. 3/milieu_veiligheid.aspx?id=73

12 Ook zuiveringsslib uit de waterzuivering kan ingezet worden om biogas te onttrekken voor energie. (Luxemburg stad)

13 Ook dierlijke mest is een bron voor het maken van biogas. Weliswaar lost dat proces niet het vermesting probleem door nitraten en fosfaten op. Herning (DK). WKK -centrale op biogas uit mest.

14 3. Kleinschalige waterkracht. 20 % van de Europese elektriciteit (2003): Noorwegen 100 %, belangrijk in AT, F, SP, IT, S, CH, ) Ca 1 MW opgesteld in Vlaanderen met een opbrengst van tussen 2000 en 3000 MWh, ca 100 MW in Wallonië. NL: ca.38 MW met opbrengst van MWh Grootschalige projecten zoals de Chinese Drieklovendam op de Yangtse zijn uit ecologisch oogpunt onverantwoord. Een hoogteverschil is nodig voor het omzetten van de potentiële energie in water tot kinetische energie die dan de elektriciteit kan opwekken.

15 De waterkracht centrale van Zschopau (D)

16 Vistrappen zijn verplicht. De Europese kaderrichtlijn water verplicht alle EU lidstaten om tegen 2015 al het oppervlaktewater in een goede ecologische toestand te brengen. Eén van de criteria is de leefbaarheid voor kenmerkende migrerende dier soorten.

17 Ook België bereidt zich voor op deze verplichtingen door alle barrières op te heffen bij stuwen, sluizen,. In lage landen is het potentieel voor waterkracht zeer beperkt. Ecopower cvba werkt aan een aantal Belgische projecten. ( (Stand-by houden van Europese TVtoestellen vraagt 7 miljoen MWh per jaar!!)

18 In Vlaanderen leveren momenteel 15 waterkrachtinstallaties elektriciteit met een totaal vermogen van 955kW, goed voor 0,1 % van de toegekende groenestroomcertificaten. Het VITO raamt het totale potentieel aan elektriciteitsproductie uit kleine waterkracht in Vlaanderen op 4 MW. Het gaat om historische watermolens en nieuwe installaties aan sluizen. De grootste installatie bevindt zich aan de sluis in Wijnegem langs het Albertkanaal, wordt geëxploiteerd door de NV Scheepvaart en heeft een vermogen van 330 kw en een gemiddelde jaaropbrengst van kWh. Daarna volgen de installatie van Enbo (EcoWatt) aan de Zennegat-sluis in Mechelen (120 kw en kwh opbrengst), van Aspiravi aan een sluis op de Zuid- Willemsvaart in Bocholt (100 kw en kwh) en de molen van Ecopower in Rotselaar (88 kw en kwh). Enbo heeft in Vlaanderen 5 installaties, Ecopower 3 en Aspiravi 2 (op 12 maart 2012) Waterkracht in Vlaanderen

19 4. Windenergie. In 2014 werden er 59 nieuwe windturbines, samen goed voor 127,1 MW, naast de 248 bestaande windturbines bijgebouwd. Het geïnstalleerd vermogen in Vlaanderen bedraagt nu 603 MW, voldoende om zowat gezinnen te voorzien van groene stroom. Daarnaast staat er (in 2012) 576 MW opgesteld in Wallonië en 380 MW in de Noordzee (park Belwind). Ter vergelijking: de vier kernreactoren in Doel zijn goed voor respectievelijk I: 433MW, II: 433MW (I en II zouden gaan sluiten wegens te oud), III: 1.006MW (werd stil gelegd wegens scheuren ; IV:1.039 MW ( sabotage centrale ). De VWEA wijst erop dat Vlaanderen nog altijd ver beneden de Vlaamse doelstellingen blijft, maar acht tegen 2020 een opgesteld vermogen van MW haalbaar. Cijfers voor Vlaanderen, Locatie van de turbines:

20 In Europa zijn Duitsland, Spanje en Denemarken de leiders in windenergie ( _Annual_Statistics_2013.pdf

21 Vergelijking Energiemix in de EU

22 Veranderingen in primaire energiedrager voor elektriciteitsproductie in de EU tussen 2000 en 2012.

23 Penetratie-percentage windaandeel in nationale elektriciteitsverbruik. Gemiddeld voor EU-27 is dat 7 %.

24 Het opgesteld Europees vermogen aan windenergie is 106 gigawatt (einde 2012) Met 106 gigawatt, of megawatt, of 106 miljoen kilowatt, kun je een heel jaar meer dan 57 miljoen gezinnen van stroom voorzien, volgens de EWEA. De Europese Vereniging voor Windenergie (EWEA) berekende dat de Europese windenergiesector ongeveer twintig jaar tijd nodig had om de grens van 10 gigawatt te bereiken. Maar nadien deed de sector er in nauwelijks dertien jaar nog eens 90 gigawatt bij "Om Europa's jaarlijkse windenergieproductie te evenaren zou je jaarlijks 72 miljoen ton steenkool moeten verbranden in steenkoolcentrales", zegt Christian Kjaer, ceo van EWEA. "Om die hoeveelheid steenkool op treinen te laden zou je wagons nodig hebben, die samen kilometer lang zijn de afstand van Brussel naar Buenos Aires in Argentinië." Die 72 miljoen ton steenkool ontginnen, vervoeren en verbranden zou 219,5 ton CO 2 in de lucht brengen. Volgens de EWEA is de Europese windenergie-industrie in 2010 tweemaal zo snel gegroeid als de Europese economie als geheel. In dat jaar droeg de windenergiesector 32 miljard euro bij aan de Europese economie. Daarmee groeide het aandeel van de sector in het bruto binnenlands product van de Europese Unie met een derde in nauwelijks drie jaar tijd. EWEA maakt zich sterk dat de financiële crisis nauwelijks vat heeft op windenergie. De organisatie voorspelt dat er tegen 2020 meer dan een half miljoen mensen tewerkgesteld zullen zijn in de sector, en tegen 2030 zelfs bijna (Bron: de wereld morgen, 28 sep. 2012)

25 Toplocaties bevinden zich natuurlijk dicht bij de kust of op zee. Hvide Sande en Hanstholm (DK)

26 ; ;

27 5. Warmte-Kracht-Koppeling (WKK) Cogeneration of heat and power (CHP) Principe: recuperatie van afvalwarmte (65%) van elektriciteitsproductie, zodat er tegelijk warmte en elektriciteit (=kracht, 35 %) kan geleverd worden aan afnemers Is er een vraag naar én elektriciteit (=kracht) én naar (proces)warmte: elektriciteit decentraal produceren (bv. op het bedrijfsterrein zelf) en de afvalwarmte van dat proces ter plaatse gebruiken. De installatie wordt berekend op basis van de warmtevraag, elektriciteit wordt als afvalproduct beschouwd. Het rendement neemt dan toe van ca 35 % tot ca 85 % es/derchp_chpbasics.html

28 Vergelijking standaard elektriciteitscentrale met een WKK (=CHP)centrale

29 CHP (WKK) principe. Separate production Combined production CHP

30 Vergelijk een WKK centrale met een STEG centrale. Een WKK centrale heeft dus een nog veel hoger rendement (ca 85 %) dan een STEG centrale. Een STEG centrale produceert met de afvalwarmte nog een tweede keer elektriciteit, waardoor het rendement slechts toeneemt van ca 35 % tot ca 55 %. STEG centrale = SToom En Gas centrale Schema STEG centrale (= CCGT plant)

31 De gemeenteraad besliste een eigen WKK centrale te bouwen ten behoeve van het lokale warmtenet. WKK centrale (Klitmøller, DK)

32 WKK centrale (Klitmøller, DK) Deze kleine en lokale WKK-centrale gebruikt Deens aardgas als primaire brandstof en draait enkele uren per dag, op de piek momenten. De vrijkomende warmte voedt een lokaal warmtenet (fjernvarme)

33 Stadswarmtenetten (District heating) zijn goed te combineren met Warmte Kracht Koppeling. Riga, Letland Een ondergronds goed geïsoleerd leiding netwerk zorgt voor het transport van het warme water naar de stad en van het afgekoelde water opnieuw naar de WKK centrale.

34 maar Principe van een stadswarmtenet, gekoppeld aan een WKK centrale dan moet de WKK centrale niet te ver van de afnemers worden gebouwd, bij voorkeur midden in de wijken. moet er een voldoende densiteit en compactheid zijn van woningen in de wijk. En er moet ook een voldoende warmtevraag zijn in de zomer, wat pleit voor het mengen van woonfuncties met andere functies (horeca, kleinschalige bedrijvigheid, sauna, zwembad,.)

35 Een Vlaams voorbeeld: warmtenet stad Roeselare (B), met afvalwarmte uit de lokale verbrandingsoven.

36 Turnhout (B) overweegt om restwarmte uit de toekomstige geothermische centrale te gebruiken voor een stedelijk warmtenet, Onder meer de Deense gemeenten Sønderborg (DK) en Thisted (DK) deden dat al veel eerder.

37 Honderden lokale warmtenetten aangesloten op lokale WKK centrales vormen de kern van het Deense energiesysteem. Warmwater opslagtanks Warmtenetten van Vorupør, Hvide Sande en Thisted (DK). Meer dan 70 % Deense woningen zijn aangesloten aan een warmtenet (district-heating (EN)- fjernvarme (DK)).

38 Dicht bewoonde stadslobben kunnen worden verwarmd met afvalwarmte van elektriciteitsproductie in decentrale kleinere Warmte Kracht centrales (WKK) aangesloten op een stadsverwarmingnet. Daardoor neemt het rendement van de centrales aanzienlijk toe en daalt de CO 2 uitstoot. In Tübingen (D) wordt de stadslob verwarmd met afvalwarmte uit de lokale WKK-centrale.

39 In Freiburg (D., inw.) wordt de ecowijk Quartier Vauban verwarmd, via een stadswarmtenet met een WKK installatie op biomassa (hout).

40 Deze WKK centrale levert warmte aan het antroposofisch centrum van Scandinavië (ziekenhuis, scholen, cultuurcentrum, Järna (S).

41 Stadsverwarming van de Europese wijk Kirchberg in Luxemburg.

42 Micro-WKK Steeds meer wordt WKK ook ingezet op het niveau van een gebouw, de zogenaamde micro-wkk of ook wel mini-wkk genoemd..

43 Principle of a micro CHP

44 HOE AANZETTEN TOT PARTICIPATIE AAN EEN DUURZAME ENERGIEKETEN? Eerlijke prijszetting van de fossiele brandstoffen en kernenergie (internaliseren van de externe milieukosten). B.v. via een CO 2 -heffing. Vergroenen van de fiscaliteit: gelijktijdige vermindering belastingen op arbeid. Flankerende wetgeving: Bv.: belastingvoordelen voor risico-investeringen in Groene Energie (NL,DK) of voor wonen IN de stad. Bv.: Loskoppelen van elektriciteits productie van distributie. Iedere woning, bedrijf, is potentieel een energie-producent! Bv.: verplichte afname van decentraal opgewekte groene stroom aan redelijke prijzen (NL). Bv. introductie Groene Stroomcertificaten en WKK certificaten (B) Afschaffen vaste kosten: variabiliseren. (vergelijk energie, water, benzine, kabel TV, zie les)